工作原理
它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
固态继电器
交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型(简称过零型)和随机导通型(简称随机型)
按输出开关元件分有双向可控硅输出型(普通型)和单向可控硅反并联型(增强型)
按安装方式分有印刷线路板上用的针插式(自然冷却,不必带散热器)和固定在金属底板上的装置式(靠散热器冷却)
另外输入端又有宽范围输入(DC3~32V)的恒流源型和串电阻限流型等。
SSR固态继电器以触发形式,可分为零压型(Z)和调相型(P)两种。
在输入端施加合适的控制信号IN时,P型SSR立即导通。当IN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时(交流换向),SSR关断。Z型SSR内部包括过零检测电路,在施加输入信号IN时,只有当负载电源电压达到过零区时,SSR才能导通,并有可能造成电源半个周期的最大延时。Z型SSR关断条件同P型,但由于负载工作电流近似正弦波,高次谐波干扰小,所以应用广泛。北京灵通电子公司的SSR由于采用输出器件不同,有普通型(S,采用双向可控硅元件)和增强型(HS,采用单向可控硅元件)之分。当加有感性负载时,在输入信号截止t1之前,双向可控硅导通,电流滞后电源电压90O(纯感时)。t1时刻,输入控制信号撤销,双向可控硅在小于维持电流时关断(t2),可控硅将承受电压上升率dv/dt很高的反向电压。这个电压将通过双向可控硅内部的结电容,正反馈到栅极。如果超过双向可控硅换向dv/dt指标(典型值10V/ s,将引起换向恢复时间长甚至失败。单向可控硅(增强型SSR)由于处在单极性工作状态,此时只受静态电压上升率所限制(典型值200V/ s),因此 增强型固态继电器HS系列比普通型SSR的换向dv/dt指标提高了5~20倍。由于采用两只大功率单向可控硅反并联,改变了电流分配和导热条件,提高了SSR输出功率。增强型SSR在大功率应用场合,无论是感性负载还是阻性负载,耐电压、耐电流冲击及产品的可靠性,均超过普通固态继电器。
如何使用户的驱动电路与SSR的输入特性相匹配
一般来讲,SSR的输入控制电压为3.2—32V。控制电流为5—30mA. 通常1—25A的SSR输入回路不是恒流源电路,输入控制电压为4—16V。控制电流为5—20mA.较大额定电流的SSR输入电路均接有恒流源电路。输入控制电压在3.2—32V均可。在三相电路里,如果用户将三个SSR的输入端串联的话,那么希望提供大于12V的控制电压;如果将三个SSR的输入端并联使用的话,那么驱动电流要保证50mA。单个SSR使用,驱动电流不要设计在4—5mA 的临界状态下至少要大于6mA。
SCR构成开关的主电路,BG1和BG2构成开关的控制电路。平时BG1和BG2处于off状态,SCR被阻断,电灯H不亮。此时,220V交流电由D1-D4整流,LED由R3和DW点亮,以指示夜间开关位置。此时流过H的电流只有2mA左右,不足以让电灯H发光。需要开灯时,只需用手指触碰电极板M。由于人体漏电流,它通过R5和R6注入BG2的基极,BG2迅速导通。BG2的集电极处于低电平,BG1也导通,于是触发电流通过BG1注入可控硅的控制极,使可控硅导通,电灯H通电发光。在BG2开启的瞬间,C1通过BG2的c-e电极并联在DW的两端,所以很快就充满了12V左右的电压。灯点亮后,手离开m,虽然BG2回到关状态,但手C1储存的电荷通过R1放电到BG1发射极结,使BG1保持在开状态,所以灯继续发光。当C1电荷基本放电完毕,BG1回到关断状态,SCR失去触发电流。当交流电过零时,可控硅关断,灯灭。开关延迟时间主要由电阻器R1、R2和电容器C1的值决定。下面是一组实验数据,供大家参考。为了进一步增加延迟时间,可以增加C1容量。除了上述主要因素外,BG1的放大倍数和SCR的触发灵敏度也影响延迟时间。当电源接通时,VTI-VT4都处于关断状态,没有电流通过继电器线圈,继电器的常开触点断开,发光二极管VD2不亮。当用手指触摸“On”开关时,电源通过手指电阻(约几百到几千欧姆)注入VT3的基极,复合管VT3、VT4导通,电流流过继电器线圈,使常开触点闭合,VD2点亮。因为常开开关闭合,R3连接到VT3的基极电路,手指离开电极后,VT3和VT4仍能保持导通。当需要熄灭时,您可以触摸“关闭”电极。因为正能量是通过手指阻力和RI注入VT1、VT1的基地。VT2导通,VT1和VT2的集电极电位下降。即VT3的基极电位下降,VT3、VT4由导通状态变为截止状态,继电器线圈中无电流流过,常开触点断开,VD2熄灭。